特許 7133609 切換弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-31

(45)【発行日】2022-09-08

(54)【発明の名称】切換弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/048 20060101AFI20220901BHJP

   F16K 31/122 20060101ALI20220901BHJP

【ＦＩ】

F16K11/048 Z

F16K31/122

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020202728

(22)【出願日】2020-12-07

(65)【公開番号】P2022090365

(43)【公開日】2022-06-17

【審査請求日】2021-10-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000152996

【氏名又は名称】株式会社日本ピスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110001726

【氏名又は名称】特許業務法人綿貫国際特許・商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】北澤 達也

【審査官】橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－３４３７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１４８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１０１９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１６５１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９６７７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ １１／００－１１／２４

３１／１２－３１／１６５

３１／３６－３１／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状であって、内外を連通するように開口形成された供給ポート、第１排気ポート、第２排気ポート、パイロット供給ポート、および開放ポートを有するスリーブと、
前記スリーブ内において軸線方向に移動可能に配設された主弁と、を備え、
前記スリーブ内を通過するように、前記パイロット供給ポートと前記開放ポートとを連通する第１流路、前記供給ポートと前記開放ポートとを連通する第２流路、前記供給ポートと前記第１排気ポートとを連通する第３流路、および前記供給ポートと前記第２排気ポートとを連通する第４流路が設けられており、且つ、前記第１流路を開閉する第１開閉弁、前記第２流路を開閉する第２開閉弁、および前記第３流路を開閉する第３開閉弁が設けられており、
前記第１開閉弁、前記第２開閉弁、および前記第３開閉弁はいずれも、弁体および弁座の一方が前記スリーブに一体もしくは別体で設けられ、他方が前記主弁に一体もしくは別体で設けられており、
前記第１開閉弁および前記第２開閉弁において、前記弁体と前記弁座とは、前記主弁の移動方向と並行する方向に接離するように配設されており、
前記パイロット供給ポートに供給されるパイロット供給エアの圧力が所定圧力より大きい場合に、前記主弁が前記スリーブ内において第１端部側に移動した状態となって前記第１開閉弁および前記第２開閉弁を閉じとすると共に前記第３開閉弁を開きとし、且つ、前記パイロット供給ポートに供給されるパイロット供給エアの圧力が所定圧力より小さい場合に、前記主弁が前記スリーブ内において第２端部側に移動した状態となって前記第１開閉弁および前記第２開閉弁を開きとすると共に前記第３開閉弁を閉じとする構成を備えること
を特徴とする切換弁。

【請求項2】

前記第２流路の最小断面積が前記第１流路の最小断面積よりも小さくなるように構成されていること
を特徴とする請求項１記載の切換弁。

【請求項3】

前記主弁を前記スリーブ内において前記第２端部に移動させる方向に付勢する付勢部材をさらに備えること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の切換弁。

【請求項4】

前記所定圧力は、前記供給ポートに供給される供給エアの圧力と前記付勢部材の付勢力を換算した圧力とを加算した圧力であること
を特徴とする請求項３記載の切換弁。

【請求項5】

前記弁座は、金属材料もしくは樹脂材料を用いて形成されていると共に前記弁体との接触面においてメッキ処理もしくはグリス塗布がなされていること
を特徴とする請求項１～４のいずれか一項記載の切換弁。

【請求項6】

外部空圧機器に組み込まれるエアシリンダの排気ポートに、前記供給ポートが接続されて使用される構成であること
を特徴とする請求項１～５のいずれか一項記載の切換弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空圧用の切換弁に関する。

【背景技術】

【0002】

機械装置や電子機器等の組立を行う自動設備ライン等において、エアシリンダを用いた装置が多用されている。しかし、エアシリンダにおけるピストンの移動速度を高速化すればサイクルタイムを小さくすることが可能となる反面、停止時の衝撃が大きくなってエアシリンダ寿命が短くなるという問題が生じる。

【0003】

従来は、エアシリンダのピストンの移動速度を高速化しても停止時の衝撃が大きくならないように、エアシリンダのピストンが接続される機構部分にショックアブソーバ（例えば、オイル式）を設けて、エアシリンダ（ピストン）停止時の衝撃を緩和する方法が一般的であった。

【0004】

あるいは、エアシリンダ自体に衝撃を緩和するクッション機構を設けることによって、停止時の衝撃緩和を図るクッション機構付エアシリンダに関する技術も開示されている（特許文献１：特開２００３－２５４３０３号公報参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００３－２５４３０３号公報

【文献】特開２０１４－０５５６３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、例えばショックアブソーバを設けてエアシリンダのピストン停止時の衝撃を緩和する構成の場合には、ショックアブソーバを装置に組み込む必要があるため、機構が複雑化し、また、部品コスト・組み立てコストが上昇する等の課題が生じる。

【0007】

当該課題の解決を図るべく、本願発明者らは、ショックアブソーバを用いることなく、簡素な構成によって、外部空圧機器に組み込まれるエアシリンダ（ピストン）の一行程における移動速度を段階的に制御可能なクッション機能付スピードコントローラの開発を行った（特許文献２：特開２０１４－０５５６３１号公報参照）。

【0008】

ここで、クッション機能付スピードコントローラを用いて外部空圧機器のエアシリンダ（ピストン）の一行程における移動速度を段階的に制御する場合には、通過する気体流量の切換ポイントによって規定される速度の切換ポイントを安定させることが重要となる。例えば、速度の切換ポイントに遅れが生じると、エアシリンダ（ピストン）のストロークエンドまでクッションが機能せずに大きな衝撃が発生し得るためである。

【0009】

本願発明者らが鋭意研究を行ったところ、従来のクッション機能付スピードコントローラにおいては、一定時間、使用を停止した後、再開する際に、主弁もしくは主弁相当部材が固着してしまい、再開後の初回ストローク時に流量の切換ポイントすなわち速度切換ポイントに遅れが生じ得るという課題が明らかになった。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、外部空圧機器に接続されて使用される構成であって、通過する気体の流量を段階的に制御することができ、一定時間、使用を停止した後、再開する際に、流量の切換ポイントに遅れが生じることを防止できる切換弁を提供することを目的とする。

【0011】

一実施形態として、以下に開示するような解決手段により、前記課題を解決する。

【0012】

開示の切換弁は、筒状であって、内外を連通するように開口形成された供給ポート、第１排気ポート、第２排気ポート、パイロット供給ポート、および開放ポートを有するスリーブと、前記スリーブ内において軸線方向に移動可能に配設された主弁と、を備え、前記スリーブ内を通過するように、前記パイロット供給ポートと前記開放ポートとを連通する第１流路、前記供給ポートと前記開放ポートとを連通する第２流路、前記供給ポートと前記第１排気ポートとを連通する第３流路、および前記供給ポートと前記第２排気ポートとを連通する第４流路が設けられており、且つ、前記第１流路を開閉する第１開閉弁、前記第２流路を開閉する第２開閉弁、および前記第３流路を開閉する第３開閉弁が設けられており、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁、および前記第３開閉弁はいずれも、弁体および弁座の一方が前記スリーブに一体もしくは別体で設けられ、他方が前記主弁に一体もしくは別体で設けられており、前記第１開閉弁および前記第２開閉弁において、前記弁体と前記弁座とは、前記主弁の移動方向と並行する方向に接離するように配設されており、前記パイロット供給ポートに供給されるパイロット供給エアの圧力が所定圧力より大きい場合に、前記主弁が前記スリーブ内において第１端部側に移動した状態となって前記第１開閉弁および前記第２開閉弁を閉じとすると共に前記第３開閉弁を開きとし、且つ、前記パイロット供給ポートに供給されるパイロット供給エアの圧力が所定圧力より小さい場合に、前記主弁が前記スリーブ内において第２端部側に移動した状態となって前記第１開閉弁および前記第２開閉弁を開きとすると共に前記第３開閉弁を閉じとする構成を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

開示の切換弁によれば、外部空圧機器に接続されて使用される際に、通過する気体の流量を段階的に制御することができる。さらに、一定時間、使用を停止した後、再開する際に、流量の切換ポイントに遅れが生じることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る切換弁の構成例を示す概略図、兼動作説明図である。

【図2】本発明の実施形態に係る切換弁の構成例を示す概略図、兼動作説明図である。

【図3】本発明の実施形態に係る切換弁の構成例を示す概略図、兼動作説明図である。

【図4】本発明の実施形態に係る切換弁を外部空圧機器に接続した場合の例を示す回路図である。

【図5】本発明の実施形態に係る切換弁が解決しようとする課題を説明するための説明図（従来の機構による実験データ）である。

【図6】本発明の実施形態に係る切換弁が達成した効果を説明するための説明図（本発明の実施形態に係る切換弁による実験データ）である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。図１～図３は、本実施形態に係る切換弁１の構成例を示す正面断面図（概略図）であり、動作説明図も兼ねている。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

【0016】

本実施形態に係る切換弁１は、一例として、自動設備ライン等を構成する外部空圧機器に組み込まれる復動形エアシリンダ（以下、単に「エアシリンダ」という）Ｃの排気（ピストンの移動によって排出される所定圧の圧縮空気）を通流させる流路に配置されて（接続されて）、当該エアシリンダＣの動作速度を段階的に（例えば、高速と低速との二段階に）制御する等の使用態様が想定される。

【0017】

図１～図３に示すように、切換弁１は、径方向中心に空間部を有する筒状（一例として、略円筒状）のスリーブ１０内において軸線方向（中心軸Ｓに沿う方向）に移動可能に配設された主弁５０を備えて構成されている。なお、切換弁１の構成材料としては、後述のシール部材等のゴム、エラストマー等が用いられる部分を除き、使用条件に応じて樹脂材料（例えば、ＰＯＭ、ＰＢＴ等）や、金属材料（例えば、ステンレス合金、アルミニウム合金、黄銅等）が適宜用いられる。

【0018】

本実施形態に係るスリーブ１０は、径方向中心に空間部を有する筒状（一例として、略円筒状）のメインスリーブ１２の内筒部に、径方向中心に空間部を有する筒状（一例として、略円筒状）の第１ガイドスリーブ１４、および径方向中心に空間部を有する筒状（一例として、略円筒状）の第２ガイドスリーブ１６が、それぞれ、シール部材１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ（一例として、ゴム、エラストマー等からなるＯリング）を介在させて、嵌設された構成となっている。したがって、スリーブ１０内を軸線方向に移動する主弁５０は、より具体的には、第１ガイドスリーブ１４および第２ガイドスリーブ１６内（すなわち、それぞれの空間部内）を軸線方向に移動する構成となっている。ただし、スリーブ１０の構成は上記に限定されるものではなく、変形例として、スリーブ１０全体を一体に形成する構成、第１ガイドスリーブ１４および第２ガイドスリーブ１６を一体に形成する構成等としてもよい（いずれも不図示）。

【0019】

当該スリーブ１０には、筒状部の内外を連通するように（すなわち、嵌合されたメインスリーブ１２、第１ガイドスリーブ１４、および第２ガイドスリーブ１６の全体において、内外を連通するように）開口形成された以下のポートが設けられている。具体的には、供給ポート２０、第１排気ポート２２、第２排気ポート２４、パイロット供給ポート２６、および開放ポート２８が設けられている。

【0020】

また、これらの各ポートに対して、スリーブ１０の内筒部と主弁５０の外周部との間を通過するように構成された以下の流路が設けられている（図の煩雑化を避けるため図２において表示する）。具体的には、パイロット供給ポート２６と開放ポート２８とを連通する第１流路３１、供給ポート２０と開放ポート２８とを連通する第２流路３２、供給ポート２０と第１排気ポート２２とを連通する第３流路３３、および供給ポート２０と第２排気ポート２４とを連通する第４流路３４が設けられている。

【0021】

さらに、第１流路３１を開閉する第１開閉弁４１、第２流路３２を開閉する第２開閉弁４２、および第３流路３３を開閉する第３開閉弁４３が設けられている（図の煩雑化を避けるため図２、図３において表示する）。

【0022】

上記の第１開閉弁４１は、ゴム、エラストマー等を用いて別体に形成された弁体４１ａが主弁５０に設けられており、弁座４１ｂがスリーブ１０（本実施形態においては、第１ガイドスリーブ１４）に一体（別体としてもよい）に設けられている。なお、変形例として、弁体４１ａをスリーブ１０に配設して、弁座４１ｂを主弁５０に配設する構成等も考えられる（不図示）。

【0023】

これと同様にして、第２開閉弁４２は、ゴム、エラストマー等を用いて別体に形成された弁体４２ａが主弁５０に設けられており、弁座４２ｂがスリーブ１０（本実施形態においては、第１ガイドスリーブ１４）に一体（別体としてもよい）に設けられている。なお、変形例として、弁体４２ａをスリーブ１０に配設して、弁座４２ｂを主弁５０に配設する構成等も考えられる（不図示）。また、第３開閉弁４３は、ゴム、エラストマー等を用いて別体に形成された弁体４３ａが主弁５０に設けられており、弁座４３ｂがスリーブ１０（本実施形態においては、第１ガイドスリーブ１４）に一体（別体としてもよい）に設けられている。なお、変形例として、弁体４３ａをスリーブ１０に配設して、弁座４３ｂを主弁５０に配設する構成等も考えられる（不図示）。

【0024】

なお、本実施形態においては、第１開閉弁４１の弁体４１ａと第２開閉弁４２の弁体４２ａとを、一体構造のパッキン部材４０に設けて、当該パッキン部材４０を、主弁５０の外周部に嵌設する構成としている。これによれば、部品点数を削減して、コストダウンを図ることができる。ただし、この構成に限定されるものではなく、弁体４１ａと弁体４２ａとを別体に構成してもよい（不図示）。

【0025】

ここで、パイロット供給ポート２６には、「パイロット供給エア」として、所定圧の気体（一例として、０．５ＭＰａ程度の圧縮空気）が供給（入力）される。一方、供給ポート２０には、「供給エア」として、所定圧の気体（一例として、０．５ＭＰａ程度の圧縮空気）が供給（入力）される。それぞれの気体（圧縮空気）は、例えば、共通の供給源（一例として、圧縮ポンプ等）から供給される構成とすることができる（不図示）。ただし、これに限定されるものではなく、別々の供給源（一例として、圧縮ポンプ等）から供給される構成とすることもできる（不図示）。

【0026】

これらの構成を備える切換弁１は以下のように作動する。具体的に、パイロット供給ポート２６に供給されるパイロット供給エアの圧力が所定圧力（以下、「第１設定圧力」と称する）より大きい場合に、主弁５０がスリーブ１０内において第１端部（図中の右端部）１０ａ側に移動した状態（図１に示す状態）となって、第１開閉弁４１および第２開閉弁４２を「閉じ」とすると共に第３開閉弁４３を「開き」とする。一方、パイロット供給ポート２６に供給されるパイロット供給エアの圧力が所定圧力（第１設定圧力）より小さい場合に、主弁５０がスリーブ１０内において第２端部（図中の左端部）１０ｂ側に移動した状態（図３に示す状態）となって、第１開閉弁４１および第２開閉弁４２を「開き」とすると共に第３開閉弁４３を「閉じ」とする。なお、図２に示す状態は、図１に示す状態から図３に示す状態に移行する途中、もしくは、図３に示す状態から図１に示す状態に移行する途中の状態である。

【0027】

これによれば、一例として、供給ポート２０に供給される供給エアを、第１排気ポート２２および第２排気ポート２４の両方から排気する回路と、第２排気ポート２４のみから排気する回路とで、切換を行うことが可能となる。すなわち、排気流路の切換、具体的には、第３流路３３および第４流路３４と、第４流路３４とで切換を行うことが可能となるため、流路の断面積（最狭部）の切換によって、通過する圧縮空気の流量の切換を行うことが可能となる。なお、第３流路３３、第４流路３４には、それぞれ、絞り弁６２、絞り弁６４が設けられており（図４参照）、各流路を通過する圧縮空気の流量調整が可能な構成となっている。

【0028】

ここで、本実施形態に係る切換弁１の使用例（接続例）として、図４の回路図に示すように、切換弁１の供給ポート２０が、外部空圧機器に組み込まれるエアシリンダＣの排気ポートに接続されて使用される。この場合、エアシリンダＣの吸気ポートに所定圧（ここでは、前述の０．５ＭＰａ等）の圧縮空気が供給されてピストンが移動する際に、排気ポートから同等圧の圧縮空気が送出される。この圧縮空気が切換弁１の供給ポート２０に供給（入力）される構成となる。

【0029】

したがって、この切換弁１により、供給ポート２０に供給される供給エアを、第１排気ポート２２および第２排気ポート２４の両方から排気する回路と、第２排気ポート２４のみから排気する回路とで、切換を行う作用を得ることが可能となる。すなわち、外部空圧機器（エアシリンダＣ）の排気を行う流路の断面積を段階的（ここでは、二段階）に切換を行うことが可能となる。これによって、エアシリンダＣのピストンの動作速度（軸方向移動速度）が高速移動から低速移動に切換が行われ、クッション機能を生じさせることが可能となる。したがって、ピストンの停止直前の速度を低速化することができるため、停止時の衝撃を緩和することが可能となる。

【0030】

さらに、別の例として、例えば第４流路３４を開閉する開閉弁（不図示）を設ける構成等とすることで、供給ポート２０に供給される供給エアを、第１排気ポート２２のみから排気する回路と、第２排気ポート２４のみから排気する回路とで、切換を行うことが可能となる。このような構成によっても、上記と同様の作用効果、すなわち、通過する圧縮空気の流量の切換を行うことによって、クッション機能を生じさせることが可能となる。

【0031】

ところで、エアシリンダＣのピストン動作時にクッション機能を生じさせるだけであれば、前述の通り、従来のクッション機能付スピードコントローラや、スプール式切換弁等によっても実現し得る。しかしながら、それらの従来品においては、一定時間、使用を停止した後、再開する際に、内部の主弁（もしくは、主弁相当部材）が固着してしまい、再開後の初回ストローク時に流量の切換ポイントすなわち速度切換ポイントに遅れが生じる課題が明らかになった。ここで、従来の機構を用いた実験結果を図５に示す。使用停止の後、再開までの時間を二種類設定している。プロットＡ１は通常稼働時の標準データであり、プロットＡ２は１０分間の使用停止の後、再開した場合のデータであり、プロットＡ３は３時間の使用停止の後、再開した場合のデータである。いずれも、縦軸はパイロット供給エアの圧力値であり、横軸はパイロット供給エアの圧力変化に応じて主弁５０が応答（移動開始）する際の応答遅れ時間の値である。このグラフからも明らかなように、使用停止の時間が長くなるほど、主弁５０が応答（移動開始点：図５中のＥ点）するまでの遅れ時間が大きくなる、つまり、主弁５０の固着度が大きくなることがわかる。

【0032】

このような課題の解決を図るために、本実施形態に係る切換弁１は、以下の構成を備えている。先ず、第１開閉弁４１および第２開閉弁４２において、弁体と弁座とが（具体的には、弁体４１ａと弁座４１ｂとが、および、弁体４２ａと弁座４２ｂとが）、主弁５０の移動方向と並行する方向（すなわち、スリーブ１０の内筒部の中心軸Ｓと並行する方向と同じ）に接離するように配設されている。本願発明者らの研究によって、課題となる主弁の固着は、各開閉弁に設けられた弁体と、対応する弁座との圧接による密着状態の発生に起因することが究明されている。これに対して、上記の構成によれば、弁体（ここでは、４１ａ、４２ａ）と、対応する弁座（ここでは、４１ｂ、４２ｂ）とが圧接して、密着状態が発生したとしても、密着状態の解消が容易になされて、固着の発生をなくす（もしくは抑制）することが可能となる。

【0033】

ここで、当該構成を備える本実施形態に係る切換弁１を用いた実験結果を図６に示す。プロットＢ１は通常稼働時の標準データであり、プロットＢ２は３時間の使用停止の後、再開した場合のデータである。なお、縦軸および横軸の指標は図５と同一である。このグラフから明らかなように、本実施形態に係る切換弁１によれば、使用停止の時間が長くなっても、主弁５０の固着度がほぼ皆無（もしくは極めて小さい）ことがわかる。

【0034】

さらに、変形例として、弁座４１ｂ、４２ｂ、４３ｂを、金属材料もしくは樹脂材料を用いて形成すると共に、それらの全てもしくは一部において、対応する弁体４１ａ、４２ａ、４３ａとの接触面において、面の摩擦係数を低下させるメッキ処理もしくはグリス塗布がなされた構成としてもよい。これによれば、弁体（ここでは、４１ａ、４２ａ）と、対応する弁座（ここでは、４１ｂ、４２ｂ）とが圧接して、密着状態が発生したとしても、密着状態の解消を容易にし、固着の発生をなくす（もしくは抑制）する効果をより一層高めることが可能となる。

【0035】

また、本実施形態に係る切換弁１においては、第２流路３２（ここでは、第１ガイドスリーブ１４の内筒部と主弁５０の外周部との間の最狭部となる位置）の最小断面積が、第１流路３１（ここでは、第１開閉弁４１よりも下流であって開放ポート２８の出口までの間の位置）の最小断面積よりも小さいという特徴的な構成を備えている。仮に、第２流路３２の最小断面積が第１流路３１の最小断面積よりも大きい、もしくは同等になってしまうと、主弁５０の移動時に供給ポート２０に供給される圧縮空気がパイロット供給ポート２６側に流れ込み、パイロット供給エアの圧力によって生じる推力を設定以上に上昇させてしまうこととなる。その結果、主弁５０が、所望のタイミングで安定的に切換がなされないという問題が発生する。

【0036】

この問題に対して、本実施形態においては、パイロット供給エアの排気を大気開放する開放ポート２８を設けると共に（詳細は後述）、上記のように、第２流路３２の最小断面積が第１流路３１の最小断面積よりも小さい構成によって、当該問題の解決を可能としている。すなわち、これらの構成によれば、第１開閉弁４１を開く方向に主弁５０の切換（移動）を行う際に、パイロット供給エアを一気に大気開放させることができ、第２流路３２を通じて供給ポート２０側へ通流する作用をほぼ皆無に（もしくは極めて小さくする）ことができる。さらに、供給ポート２０から第２流路３２を通じて通流する供給エアを、パイロット供給ポート２６側ではなく開放ポート２８側へ通流させることができるため、パイロット供給エアの圧力によって生じる推力を設定以上に上昇させてしまう作用をほぼ皆無に（もしくは極めて小さくする）ことができる。したがって、主弁５０の移動、すなわち切換を所望のタイミングで安定的に行うことが可能となる。なお、切換のタイミングは、スピードコントローラ６６（図４参照）によって設定することができる。

【0037】

上記の通り、本実施形態においては、開放ポート２８は大気圧下で通流気体を開放する構成としている。ただし、この構成に限定されるものではなく、微小圧力下（例えば、０．２ＭＰａ以下程度）で通流気体を開放する構成としても、同様の作用効果を得ることができる。

【0038】

また、本実施形態に係る切換弁１においては、主弁５０をスリーブ１０内において第２端部１０ｂに移動させる方向に付勢する付勢部材（例えば、コイルスプリング、もしくはその他のバネ部材）６０をさらに備えている。これによれば、主弁５０の移動動作を補助することができ、また、供給エアの印加が無い場合（もしくは少ない場合）に、主弁５０の姿勢を安定させることができる。なお、付勢部材６０（例えば、コイルスプリング）の付勢力は、スリーブ１０や主弁５０のサイズによって適宜設定されるものであるが、一例として、組み込み時において１Ｎ程度の付勢力が生じるように設定される。

【0039】

このようなスプリング６０を備える構成の場合、前述の「第１設定圧力」は、供給ポート２０に供給される供給エアの圧力と、付勢部材６０（例えば、コイルスプリング）の付勢力を換算した圧力とを加算した圧力として設定される。

【0040】

ここで、前述の通り、供給ポート２０に供給される供給エア（圧縮空気）と、パイロット供給ポート２６に供給されるパイロット供給エア（圧縮空気）とは、共通の供給源から供給される構成となっている（なお、「供給エア」はエアシリンダＣを介在させて供給される）。そのため、パイロット供給エアの圧力が、第１設定圧力よりも大きくなるように調整する構成が必要となる。

【0041】

この点に関し、本実施形態に係る主弁５０においては、パイロット供給ポート２６から供給されるパイロット供給エアの受圧面積（具体的には、弁体４１ａ（弁座４１ｂとの接触位置）の直径で規定される受圧面積）が、供給ポート２０から供給される供給エアの受圧面積（具体的には、弁体４２ａ（弁座４２ｂとの接触位置）の直径で規定される受圧面積）よりも大きくなるように構成されている。この構成によれば、パイロット供給エアの圧力によって主弁５０を第１端部１０ａ方向へ移動させる推力を、供給エアの圧力と付勢部材６０の付勢力とによって主弁５０を第２端部１０ｂ方向へ移動させる推力よりも大きくなるように設定することができる。なお、一例として、供給ポート２０がエアシリンダＣの排気ポートに接続される使用態様においては、排出気体の流速が早い状態となり、供給エアの圧力が低い状態となるため、この効果が重畳的に作用して、パイロット供給エアの圧力による推力の方が高くなる状態を発生・維持する作用が高まる。

【0042】

以上説明した通り、開示の切換弁によれば、供給ポートに供給（入力）される所定圧の気体に対して、当該気体を排気する際の流量を段階的（ここでは、二段階）に制御することが可能となる。一例として、外部空圧機器に組み込まれるエアシリンダの排気ポートに接続する構成とすれば、当該エアシリンダのピストンが移動を開始してから暫くの間は高速移動させて動作時間の短縮化を図ると共に、ピストンが停止する直前の設定したタイミングで移動速度を高速から低速に切換を行うことが可能となる。したがって、ショックアブソーバを用いることなく、エアシリンダのピストン停止時の衝撃緩和を図ることが可能となる。

【0043】

さらに、この切換え弁は、一定時間、使用を停止した後、再開する際に、主弁がスリーブに対して固着することに起因する流量の切換ポイントに遅れが生じることの防止が可能となる。

【0044】

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0045】

１ 切換弁
１０ スリーブ
２０ 供給ポート
２２ 第１排気ポート
２４ 第２排気ポート
２６ パイロット供給ポート
２８ 開放ポート
３１ 第１流路
３２ 第２流路
３３ 第３流路
３４ 第４流路
４１ 第１開閉弁
４２ 第２開閉弁
４３ 第３開閉弁
５０ 主弁
６０ 付勢部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】